專(zhuān)利名稱(chēng)：用于燃?xì)鉁u輪的溫度啟動(dòng)閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文所公開(kāi)的主題大體上涉及燃?xì)鉁u輪，且特別地，涉及用于減輕燃?xì)鉁u輪中的 高溫區(qū)的系統(tǒng)。更特定而言，本主題涉及溫度啟動(dòng)閥，其用于安裝在燃?xì)鉁u輪中以便選擇性 地使空氣流到高溫區(qū)。
背景技術(shù)：
燃?xì)鉁u輪在商業(yè)操作中廣泛地用于動(dòng)力生產(chǎn)。常規(guī)燃?xì)鉁u輪包括多個(gè)燃燒器，這 些燃燒器繞發(fā)動(dòng)機(jī)軸線安置成環(huán)形陣列。壓縮機(jī)向每個(gè)燃燒器供應(yīng)壓縮空氣，其中壓縮空 氣與燃料混合并焚燒。熱燃燒氣體從每個(gè)燃燒器流動(dòng)到發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪部段，其中從燃燒氣 體提取能量做功。眾所周知，燃?xì)鉁u輪的熱力學(xué)效率隨著操作溫度(即，燃燒氣體溫度)升高而增 加。溫度越高，燃燒氣體包含的能量就越多，且隨著燃燒氣體在渦輪中膨脹，做功越多。但 是，隨著溫度升高以改進(jìn)燃?xì)鉁u輪的效率，變得需要向渦輪構(gòu)件提供冷卻空氣來(lái)維持這些 構(gòu)件的溫度在可接受水平。因此，在更高操作條件溫度，所需冷卻空氣的量相對(duì)較高。相比 而言，在低溫操作條件期間，某些渦輪構(gòu)件需要更少冷卻空氣。此外，所需冷卻量對(duì)于不同 發(fā)動(dòng)機(jī)可變化，例如，由于第一級(jí)葉片泄漏、熱氣體攝取或周?chē)h(huán)境條件。盡管這些不同的操作條件和發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)間的差異，現(xiàn)有技術(shù)通常并不提供調(diào) 節(jié)遞送到渦輪構(gòu)件的空氣流動(dòng)的系統(tǒng)。因此，由于發(fā)動(dòng)機(jī)必須被設(shè)計(jì)成提供最大溫度操作， 在較低溫度操作期間提供過(guò)量冷卻空氣，這傾向于在這種操作周期中降低發(fā)動(dòng)機(jī)效率。因此，需要一種在燃?xì)鉁u輪中僅根據(jù)需要向渦輪構(gòu)件提供冷卻空氣de系統(tǒng)，例 如，在較高溫度操作期間。這種系統(tǒng)將在較低溫度操作期間產(chǎn)生改進(jìn)的效率且增加輸出，而 較高溫度操作期間不損壞渦輪構(gòu)件。

發(fā)明內(nèi)容
本主題的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下文的描述中部分地陳述，或者可從該描述變得明顯， 或者可通過(guò)實(shí)踐本主題而學(xué)習(xí)。在一方面，本主題提供一種用于調(diào)節(jié)通過(guò)燃?xì)鉁u輪中的壓力邊界(pressure boundary)供應(yīng)的空氣量的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括位于壓力邊界上的通路和安裝在通路內(nèi)的溫 度啟動(dòng)閥(temperature activated valve)。該溫度啟動(dòng)閥被配置成在預(yù)定溫度閾值啟動(dòng)。 具體而言，當(dāng)溫度啟動(dòng)閥處的局部溫度(local temperature)到達(dá)或超過(guò)預(yù)定溫度閾值時(shí) 溫度啟動(dòng)閥從關(guān)閉位置啟動(dòng)到打開(kāi)位置以允許冷卻空氣通過(guò)該通路流動(dòng)。在另一方面，本主題提供一種用于調(diào)節(jié)通過(guò)燃?xì)鉁u輪中的壓力邊界供應(yīng)的冷卻空 氣和反攝取(anti-ingestion)空氣的量的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少一個(gè)溫度啟動(dòng)的熱閥、多 個(gè)溫度啟動(dòng)的反攝取閥和位于燃?xì)鉁u輪中壓力邊界上的多個(gè)通路。熱閥安裝在通路之一內(nèi) 且被配置成在預(yù)定溫度閾值啟動(dòng)。具體而言，熱閥通常處于關(guān)閉位置且基于熱閥處的局部 溫度而啟動(dòng)到打開(kāi)位置以允許冷卻空氣通過(guò)該通路流動(dòng)。此外，反攝取閥安裝在其余通路
4內(nèi)，在每個(gè)通路中一個(gè)反攝取閥，且反攝取閥被配置成在升高的預(yù)定溫度閾值啟動(dòng)。每個(gè)反 攝取閥最初處于關(guān)閉位置且基于在每個(gè)反攝取閥處的局部溫度持久地啟動(dòng)到打開(kāi)位置以 允許反攝取空氣通過(guò)通路流動(dòng)。參考下文的描述和所附權(quán)利要求，本主題的這些和其它特點(diǎn)、方面和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)更 好地理解。附圖合并在本說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的部分，附圖示出本主題的實(shí)施例且與描 述一起用于解釋本主題的原理。


本主題的對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)的全面并可實(shí)施的公開(kāi)內(nèi)容(包括其最佳實(shí) 施方式)在說(shuō)明書(shū)中陳述，說(shuō)明書(shū)參照了附圖，在附圖中圖1提供燃?xì)鉁u輪的一部分的截面圖；圖2提供根據(jù)本主題的方面用于調(diào)節(jié)通過(guò)壓力邊界流動(dòng)的空氣量的系統(tǒng)的實(shí)施 例的截面圖；圖3提供根據(jù)本主題的方面處于關(guān)閉位置的溫度啟動(dòng)閥的一實(shí)施例的截面圖；圖4提供根據(jù)本主題的方面處于打開(kāi)位置的圖3所示實(shí)施例的截面圖；圖5提供根據(jù)本主題的方面處于關(guān)閉位置的溫度啟動(dòng)閥的另一實(shí)施例的截面圖；圖6提供根據(jù)本主題的方面處于打開(kāi)位置的圖5所示實(shí)施例的截面圖；圖7提供根據(jù)本主題的方面用于調(diào)節(jié)通過(guò)壓力邊界流動(dòng)的空氣量的系統(tǒng)的另一 實(shí)施例的截面圖；圖8提供根據(jù)本主題的方面處于持久打開(kāi)位置的溫度啟動(dòng)閥的一實(shí)施例的截面 圖；并且圖9提供根據(jù)本主題的方面用于調(diào)節(jié)通過(guò)壓力邊界流動(dòng)的冷卻空氣量和反攝取 空氣量的系統(tǒng)的實(shí)施例的截面圖。構(gòu)件附圖標(biāo)記
壓縮機(jī)部段10
壓縮機(jī)排放殼體12
燃燒器部段14
燃燒器16
渦輪部段18
轉(zhuǎn)子輪20
集氣室24
前輪空間28
通路30
溫度啟動(dòng)的熱閥32
外殼34
底部腔室36
頂部腔室38
出口端口40
孔口42
5
閥座44對(duì)置配對(duì)的雙金屬部件 46，48雙金屬部件50閥開(kāi)口52閥頭部54閥桿56緊固機(jī)構(gòu)58內(nèi)部對(duì)置側(cè)部60外側(cè)62填充液體的波紋管64對(duì)置端部66，68側(cè)壁70通路72，74，76溫度啟動(dòng)的反攝取閥78，80，82鎖定機(jī)構(gòu)84內(nèi)箱集氣室90結(jié)合接頭9具體實(shí)施例方式現(xiàn)將詳細(xì)地參考本主題的實(shí)施例，其一個(gè)或多個(gè)實(shí)例在附圖中示出。以解釋說(shuō)明 本主題的方式提供每個(gè)實(shí)例且并不限制本主題。實(shí)際上，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的是，在 不偏離本主題的范圍或精神的情況下可對(duì)本主題做出各種修改和變型。舉例而言，作為一 個(gè)實(shí)施例的部分示出或描述的特點(diǎn)可用于另一實(shí)施例以得到又一實(shí)施例。因此，預(yù)期本主 題涵蓋屬于所附權(quán)利要求和其等效物的范圍內(nèi)的這些修改和變型。在圖1中示出燃?xì)鉁u輪的一部分的截面圖。從壓縮機(jī)部段10排放的加壓空氣流 動(dòng)通過(guò)由壓縮機(jī)排放殼體12所形成的集氣室24且到燃燒部段14內(nèi)，燃燒部段14大體上 具有安置成繞發(fā)動(dòng)機(jī)軸線的環(huán)形陣列(在圖1中僅示出其中之一)的多個(gè)燃燒器16。如普 遍了解的那樣，壓縮機(jī)排放空氣構(gòu)成在燃?xì)鉁u輪內(nèi)流動(dòng)的最高壓力空氣。加壓空氣與燃料 在每個(gè)燃燒器16內(nèi)混合并焚燒。熱燃燒氣體從燃燒部段14流入到渦輪部段18內(nèi)以驅(qū)動(dòng) 渦輪并產(chǎn)生動(dòng)力。渦輪部段18包括多個(gè)轉(zhuǎn)子輪20，轉(zhuǎn)子輪20包括渦輪轉(zhuǎn)子，且每個(gè)轉(zhuǎn)子輪 20安置到轉(zhuǎn)子軸桿上以隨之旋轉(zhuǎn)。許多壓力邊界存在于燃?xì)鉁u輪的不同部段內(nèi)。如本文所用的那樣，用語(yǔ)壓力邊界 指其中在固定結(jié)構(gòu)一側(cè)上的壓力大于這種結(jié)構(gòu)對(duì)置側(cè)上的壓力的任何位置。這些壓力邊界 通常也限定在其跨度上存在顯著溫度變化的位置。因此，通常沿著這些壓力邊界定位通路 或孔(諸如稀釋孔或內(nèi)孔)，以允許更冷高度加壓的空氣流入到更高溫度更低壓力區(qū)內(nèi)并 急冷更高溫度更低壓力區(qū)。舉例而言，如圖1所示，在集氣室24內(nèi)流動(dòng)的加壓空氣在集氣室24與前輪空間28 之間形成由壓縮機(jī)排放殼體12限定的壓力邊界。內(nèi)孔(未圖示)常常設(shè)于此壓力邊界上 (例如，在位置A)，以允許高壓更冷的壓縮機(jī)排放空氣的恒定流動(dòng)進(jìn)入前輪空間28而減輕高溫且冷卻渦輪構(gòu)件。但是，在前輪空間28內(nèi)的操作溫度可顯著變化，這是由于不同的操 作條件溫度和預(yù)期的發(fā)動(dòng)機(jī)間的差異，諸如一級(jí)葉片泄漏或熱氣體攝取量。因此，內(nèi)孔必須 被配置成在最大操作溫度期間提供充分的冷卻空氣。這在更冷操作溫度期間導(dǎo)致進(jìn)入前輪 空間28的過(guò)量冷卻空氣，造成減少的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出。為了解決這個(gè)問(wèn)題，如在下文中更詳細(xì) 地描述的系統(tǒng)可沿著這些壓力邊界實(shí)施，以?xún)H根據(jù)需要提供冷卻空氣而在更冷操作溫度期 間維持發(fā)動(dòng)機(jī)輸出。根據(jù)本主題的一方面，圖2示出用于調(diào)節(jié)通過(guò)燃?xì)鉁u輪中壓力邊界供應(yīng)的冷卻空 氣量的系統(tǒng)的實(shí)施例。該系統(tǒng)包括位于燃?xì)鉁u輪中壓力邊界上的熱閥通路30。如本文所用 的那樣，用語(yǔ)“通路”是指從壓力邊界的一側(cè)伸展到壓力邊界的另一側(cè)的任何通孔。因此， 例如，用語(yǔ)“通路”將包括穿過(guò)壓力邊界鉆出的內(nèi)孔或者穿過(guò)壓力邊界形成的預(yù)制孔。如圖所示，通路30位于由壓縮機(jī)排放殼體2所限定的壓力邊界上的位置A(圖1) 處。但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)了解的那樣，通路30可位于沿著該壓力邊界上的任何點(diǎn)或者在燃 氣渦輪內(nèi)的任何其它壓力邊界上。此外，應(yīng)了解可存在位于壓力邊界上的許多熱閥通路。該系統(tǒng)還包括安裝在通路30內(nèi)的溫度啟動(dòng)熱閥32。熱閥32可通過(guò)任何方法安裝 在通路30內(nèi)。舉例而言，熱閥32可壓配到通路30內(nèi)或者熱閥32和通路30可螺紋接合以 允許熱閥32安裝到通路30內(nèi)。如將在下文中更詳細(xì)地討論的那樣，熱閥32通?？商幱陉P(guān)閉位置且可被配置成 基于在熱閥32處的局部溫度在預(yù)定溫度閾值啟動(dòng)到打開(kāi)位置。在打開(kāi)之后，熱閥32允許 冷卻空氣通過(guò)通路30流動(dòng)到高溫區(qū)。因此，在圖示實(shí)施例中，熱閥32可被配置成當(dāng)靠近位 置A的前輪空間28的溫度到達(dá)預(yù)定溫度閾值時(shí)啟動(dòng)到打開(kāi)位置。這允許源自壓縮機(jī)10的 更高壓力、更冷溫度的空氣通過(guò)通路30流動(dòng)以急冷輪空間溫度且冷卻渦輪構(gòu)件。應(yīng)易于了解使熱閥32被配置成啟動(dòng)的預(yù)定溫度閾值將取決于多種因素而變化。 溫度閾值可取決于特定渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的估計(jì)操作條件溫度、通常預(yù)期在特定壓力邊界的溫度 范圍、或其它變化的發(fā)動(dòng)機(jī)條件。在圖示實(shí)施例中，例如，預(yù)定溫度閾值可取決于上述因素， 以及在前輪空間28內(nèi)熱氣體攝取量和用于制造相鄰渦輪構(gòu)件(諸如轉(zhuǎn)子輪20(圖1))的 材料的性質(zhì)。一旦計(jì)算了適當(dāng)溫度閾值，熱閥32可被配置成在該溫度閾值啟動(dòng)打開(kāi)。還應(yīng)了解熱閥32可為本領(lǐng)域技術(shù)人員通常已知的任何類(lèi)型的溫度啟動(dòng)閥。如本 文所用的那樣，用語(yǔ)“溫度啟動(dòng)閥”是指由于位于該閥內(nèi)的溫度啟動(dòng)元件而啟動(dòng)或促動(dòng)的任 何閥。因此，溫度啟動(dòng)閥由于其自身內(nèi)部構(gòu)件而啟動(dòng)。因此，用語(yǔ)“溫度啟動(dòng)閥”將不包括 連接到傳感器或其它傳感裝置由于外部(在閥外部)傳感的溫度或自傳感器或傳感裝置的 其它參數(shù)而啟動(dòng)或促動(dòng)的閥。在圖3和圖4中示出的一實(shí)施例中，溫度啟動(dòng)的熱閥32是雙金屬元件閥。這種閥 通常用于蒸汽工業(yè)中且例如在美國(guó)專(zhuān)利第4，427，149號(hào)(Adachi)中示出。參看圖3和圖 4，熱閥32包括外殼34，外殼34具有頂部腔室38和底部腔室36。頂部腔室38包括出口端 口 40和由閥座44限定的孔口 42。底部腔室36容納對(duì)置配對(duì)46、48的雙金屬部件50且包 括開(kāi)口 52以允許局部空氣進(jìn)入底部腔室36。閥頭部54附連到閥桿56上且被配置成使得 當(dāng)熱閥32處于關(guān)閉位置(圖3)時(shí)，閥頭部54與閥座44密封接合。對(duì)置配對(duì)46、48的雙金屬部件50沿著底部腔室36中的閥桿56設(shè)置且可利用本 領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常已知的任何緊固機(jī)構(gòu)58固定到其上。每對(duì)雙金屬部件50的內(nèi)部對(duì)
7置的側(cè)部60具有小于外側(cè)62的熱膨脹系數(shù)的熱膨脹系數(shù)，使得部件50在經(jīng)受低于特定溫 度閾值的溫度時(shí)具有一種布置且在被加熱到或超過(guò)此溫度閾值時(shí)采取第二布置。更具體而 言，對(duì)置配對(duì)46、48可被配置成使得在底部腔室36內(nèi)的空氣溫度到達(dá)或超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)， 雙金屬部件50從大體上水平布置啟動(dòng)到弓形，每對(duì)48、48的部件50安置成弧形側(cè)朝向彼 此。由于這種配置的結(jié)果，閥頭部54遠(yuǎn)離閥座44拉到打開(kāi)位置(圖4)，允許加壓冷 卻空氣流入到孔口 42內(nèi)且通過(guò)出口端口 40而通過(guò)通路30 (未圖示)流動(dòng)。當(dāng)雙金屬部件 50處的局部溫度降低到低于預(yù)定溫度閾值時(shí)，熱閥32返回到關(guān)閉位置(圖3)，其阻擋冷卻 空氣防止通過(guò)閥32流動(dòng)。當(dāng)然，應(yīng)了解的是，雙金屬部件50可由不同金屬組合構(gòu)成，且因 此在不同溫度啟動(dòng)以確保熱閥32在所需溫度閾值啟動(dòng)。在圖5和圖6中示出溫度啟動(dòng)的熱閥32的另一實(shí)施例，其中熱閥32是液體填充波 紋管閥。類(lèi)似于上文所述的雙金屬元件閥，液體填充的波紋管閥通常用于蒸汽工業(yè)中。這 種閥描述于(例如)美國(guó)專(zhuān)利第4，560，105號(hào)(Jiandani)中。參看圖5和圖6，熱閥32包括外殼34，外殼34具有頂部腔室38和底部腔室36。 頂部腔室38包括出口端口 40和由閥座44限定的孔口 42。底部腔室36容納液體填充波紋 管64且包括開(kāi)口 52以允許空氣進(jìn)入底部腔室36。閥頭部54附連到閥桿56上且被配置成 當(dāng)熱閥32處于關(guān)閉位置(圖5)時(shí)，閥頭部54與閥座44密封接合。閥桿56安裝到波紋管 64的一端66，波紋管64具有由手風(fēng)琴形側(cè)壁70連接的對(duì)置端部66、68。波紋管64包含液體，液體的飽和溫度對(duì)應(yīng)于預(yù)定溫度閾值使得在此溫度閾值，在 波紋管64內(nèi)的液體變成氣態(tài)，造成波紋管膨脹且閥32啟動(dòng)到打開(kāi)位置。隨著波紋管膨脹， 閥頭部54遠(yuǎn)離閥座44移動(dòng)到打開(kāi)位置(圖6)，允許加壓冷卻空氣流入到孔口 42內(nèi)且通過(guò) 出口端口 40而通過(guò)通路30(未圖示)流動(dòng)。當(dāng)靠近波紋管64的局部溫度降低到低于預(yù)定 溫度閾值時(shí)，熱閥32返回到關(guān)閉位置(圖5)，其阻擋冷卻空氣通過(guò)閥流動(dòng)。類(lèi)似于上文討 論的雙金屬構(gòu)件50的不同金屬組合，應(yīng)了解不同的液體混合物可包含于波紋管64內(nèi)以確 保熱閥50在所需溫度閾值啟動(dòng)。如上文所示，熱閥可被設(shè)計(jì)成通常處于關(guān)閉位置(圖3和圖5)。因此，當(dāng)熱閥32 處的局部溫度低于預(yù)定溫度閾值時(shí)，熱閥保持關(guān)閉且并無(wú)冷卻空氣通過(guò)熱閥通路30供應(yīng)。 這可(例如)通過(guò)如下方法實(shí)現(xiàn)將諸如彈簧的簡(jiǎn)單偏壓機(jī)構(gòu)(未圖示)安裝到熱閥32內(nèi) 以確保溫度啟動(dòng)的元件不啟動(dòng)時(shí)閥頭部54保持與閥座40密封接合。此外，應(yīng)了解的是，熱閥32可被配置成基于熱閥32處的局部溫度預(yù)防性地或反應(yīng) 性地啟動(dòng)到其打開(kāi)位置。具體而言，熱閥可被配置成預(yù)防性地啟動(dòng)以確保在壓力邊界的溫 度保持在可接受水平。舉例而言，由于內(nèi)輪腔內(nèi)的構(gòu)件并不被設(shè)計(jì)成耐受與直接向燃燒產(chǎn) 物流暴露的構(gòu)件的相同溫度水平，熱閥32可預(yù)防性地啟動(dòng)以確保不損壞輪腔內(nèi)的構(gòu)件。相 比而言，熱閥可被配置成響應(yīng)于壓力邊界的過(guò)高溫度(諸如(若維持)可損壞渦輪構(gòu)件的 溫度)而反應(yīng)性地啟動(dòng)。此外，熱閥32可被配置成立即或逐漸啟動(dòng)到打開(kāi)位置。舉例而言，熱閥32可被配 置成使得當(dāng)局部溫度到達(dá)預(yù)定溫度閾值時(shí)，隨著局部溫度繼續(xù)升高，熱閥32啟動(dòng)，略微打 開(kāi)且逐漸打開(kāi)到完全打開(kāi)的位置。如上文所述的熱閥32可沿著燃?xì)鉁u輪內(nèi)的任何壓力邊界使用。作為另一實(shí)例，熱閥通路30可位于壓力邊界上的位置B(圖1)，熱閥32可安裝在該位置B中。如圖1所示， 位置B位于沿著殼體形成的壓力邊界上，其分開(kāi)內(nèi)箱集氣室90與延伸超過(guò)結(jié)合接頭92的 前輪空間28的前部。通常，壓縮機(jī)排放空氣從壓縮機(jī)部段10放出到內(nèi)箱集氣室90內(nèi)。沿 著此壓力邊界安裝的熱閥32可被配置成使得一旦鄰近位置B的溫度到達(dá)或超過(guò)預(yù)定溫度 閾值，熱閥32啟動(dòng)打開(kāi)以允許冷卻空氣從內(nèi)箱集氣室90流動(dòng)到前輪空間28以冷卻結(jié)合接 頭92和附近區(qū)域。應(yīng)了解溫度啟動(dòng)閥32可以任何方式定向或另外配置以允許高壓冷卻空氣流入到 低壓高溫區(qū)內(nèi)且無(wú)需圖2至圖6所示的確切配置或方位。舉例而言，閥32可被定向成使得 溫度啟動(dòng)的元件位于壓力邊界的更高壓力更低溫度側(cè)上。舉例而言，在圖示實(shí)施例中，閥的 方位可相反使得溫度啟動(dòng)的元件定位成由壓縮機(jī)排放殼體12所形成的壓力邊界的集氣室 24側(cè)上。在此實(shí)施例中，閥32的溫度啟動(dòng)元件可位于閥外殼(未圖示)內(nèi)，閥外殼安裝在 壓縮機(jī)排放殼體12上。閥外殼可由穿過(guò)壓縮機(jī)排放殼體12形成的開(kāi)口(未圖示)而連接 到前輪空間，該開(kāi)口允許熱空氣從前輪空間進(jìn)入外殼且起動(dòng)該閥32。一旦閥32啟動(dòng)打開(kāi)， 來(lái)自壓縮機(jī)10的冷卻空氣可流動(dòng)通過(guò)單獨(dú)開(kāi)口或通路到前輪空間28以急冷高溫。轉(zhuǎn)至本主題的其它方面，燃?xì)鉁u輪的渦輪部段18內(nèi)的構(gòu)件的過(guò)熱通常由熱氣體 攝取造成。這通常是由于以下現(xiàn)實(shí)從燃燒部段10出來(lái)且流經(jīng)渦輪部段18的熱燃燒氣體 處于比內(nèi)部渦輪的輪腔(諸如前輪空間28)內(nèi)的壓力更高的壓力。此壓差造成熱氣體攝取 到渦輪的輪腔內(nèi)，常常導(dǎo)致溫度超過(guò)渦輪構(gòu)件的可接受操作范圍。因此，根據(jù)本主題的一方面，圖7示出用于調(diào)節(jié)通過(guò)燃?xì)鉁u輪中壓力邊界供應(yīng)的 反攝取空氣量的系統(tǒng)的實(shí)施例。該系統(tǒng)包括位于燃?xì)鉁u輪中壓力邊界上的多個(gè)反攝取閥通 路72、74、76。如圖所示，通路72，74、76位于由壓縮機(jī)排放殼體12所限定的壓力邊界上的 位置C (圖1)處。但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)了解的是，通路72，74、76可位于沿著該壓力邊界上 的任何點(diǎn)或者在燃?xì)鉁u輪內(nèi)的任何其它壓力邊界上。此外，應(yīng)易于了解的是，比如圖7所示 更少或更大量的通路可用于本系統(tǒng)中。系統(tǒng)還包括安裝在通路72、74、76內(nèi)的多個(gè)溫度啟動(dòng)的反攝取閥78、80、82。反攝 取閥78、80、82可通過(guò)任何方法安裝在通路72、74、76內(nèi)。舉例而言，反攝取閥78可壓配到 通路72內(nèi)或者反攝取閥78和通路72可螺紋接合以允許熱閥78安裝到通路72內(nèi)。如將在下文中更詳細(xì)地討論，反攝取閥78、80、82最初可處于關(guān)閉位置且可被配 置成基于反攝取閥78、80、82處的局部溫度在升高預(yù)定溫度閾值持久地啟動(dòng)到打開(kāi)位置。 一旦打開(kāi)，反攝取閥78、80、82提供反攝取空氣通過(guò)通路72、74、76的恒定流動(dòng)。因此，在圖 示實(shí)施例中，當(dāng)前輪空間28內(nèi)靠近位置C處的溫度到達(dá)或超過(guò)特定升高的溫度閾值時(shí)反攝 取閥78、80、82可啟動(dòng)到打開(kāi)位置。這將允許反攝取空氣持續(xù)流入到前輪空間28內(nèi)。因此， 前輪空間28內(nèi)的壓力升高，從而降低到輪腔內(nèi)的熱氣體攝取量。但應(yīng)了解的是，反攝取空 氣除了用于升高內(nèi)輪腔內(nèi)的壓力之外也可用作用作渦輪構(gòu)件的冷卻空氣。溫度啟動(dòng)的反攝取閥78、80、82可被配置成持久地啟動(dòng)打開(kāi)。換言之，在此實(shí)施例 中，一旦反攝取閥在特定溫度閾值啟動(dòng)打開(kāi)，其將保留在打開(kāi)位置以允許反攝取空氣通過(guò) 壓力邊界的恒定流動(dòng)。圖8示出反攝取閥78的一實(shí)施例。如圖所示，反攝取閥78是雙金屬閥，如在上文 中詳細(xì)地描述的那樣。但反攝取閥78還包括鎖定機(jī)構(gòu)84，鎖定機(jī)構(gòu)84防止閥78在低于其
9相對(duì)應(yīng)預(yù)定溫度閾值的溫度再次關(guān)閉。鎖定機(jī)構(gòu)84可包括(例如)彈簧加載的部件，其將 在閥78移動(dòng)到打開(kāi)位置時(shí)允許附連到閥桿56上的相對(duì)應(yīng)突起86經(jīng)過(guò)，但在閥78周?chē)?局部溫度冷卻時(shí)防止這種突起86經(jīng)過(guò)。但應(yīng)了解鎖定機(jī)構(gòu)78可具有防止反攝取閥78在 壓力邊界處的局部溫度冷卻低于特定預(yù)定溫度閾值后再次關(guān)閉的任何配置。此外，應(yīng)了解 反攝取閥78、80、82無(wú)需為雙金屬元件閥，而是可為任何類(lèi)型的溫度啟動(dòng)閥，包括如上文所 述的液體填充的波紋管閥。同樣，反攝取閥78、80、82無(wú)需具有圖7和圖8所示的方位且可通常具有允許加壓 冷卻空氣流入到低壓更高溫的區(qū)域內(nèi)的任何方位。舉例而言，如上文關(guān)于熱閥32所述的那 樣，反攝取閥78、80、82可被定向成溫度啟動(dòng)的元件在壓力邊界的高壓低溫側(cè)上。在本主題的一實(shí)施例中，反攝取閥78、80、82可被配置成在升高的預(yù)定溫度持久 啟動(dòng)打開(kāi)。當(dāng)然，這種升高的溫度閾值取決于多種因素而變化，包括(但不限于)操作條件 溫度和典型發(fā)動(dòng)機(jī)間的差異。舉例而言且參看圖7，反攝取閥78可被配置成基于預(yù)期操作 條件溫度和預(yù)期的前輪空間28內(nèi)熱氣體攝取水平而在預(yù)定溫度閾值持久地啟動(dòng)到打開(kāi)位 置。隨著輪空間28內(nèi)的溫度到達(dá)或超過(guò)此溫度閾值，反攝取閥78將持久啟動(dòng)打開(kāi)，允許反 攝取空氣的恒定流動(dòng)進(jìn)入到輪空間28內(nèi)。如果閥附近的局部溫度繼續(xù)升高，可被配置成 在更高溫度閾值啟動(dòng)的反攝取閥80將啟動(dòng)打開(kāi)以允許額外的反攝取空氣流入到輪空間28 內(nèi)。同樣，反攝取閥82將被配置成在更高的溫度閾值啟動(dòng)打開(kāi)使得在繼續(xù)溫度升高的情況 下更多的反攝取空氣流入到輪空間28內(nèi)。應(yīng)易于了解的是，這種模式可通過(guò)安裝額外反攝 取閥而擴(kuò)展。此外，反攝取閥78、80、82可包括等面積或等大小的孔口 42以允許在打開(kāi)閥時(shí)基 本上相同的反攝取空氣量通過(guò)通路72、74、76流動(dòng)。相反地，反攝取閥78、80、82可具有不同 大小的孔口以允許反攝取空氣通過(guò)通路72、74、76的計(jì)量流動(dòng)。舉例而言，反攝取閥78、80、 82可各具有增加大小的孔口 42，其對(duì)應(yīng)于反攝取閥78、80、82的升高預(yù)定溫度閾值。因此， 參考上文的實(shí)例，被配置成在最低溫度閾值啟動(dòng)的反攝取閥78可具有最小的孔口大小，而 反攝取閥80具有更大的孔口大小且反攝取閥82具有更加大的孔口大小。同樣，反攝取閥 78、80、82可各具有減小大小的孔口 42，其對(duì)應(yīng)于升高預(yù)定溫度閾值。在此實(shí)施例中，被配 置成在最低溫度閾值啟動(dòng)的閥將具有最大孔口大小，且隨后，更高溫度閾值閥具有更小孔 口大小。另外，反攝取閥78、80、82可沿著特定壓力邊界位于彼此鄰近處，如在圖7中大體 上示出的那樣，或者它們可在壓力邊界上顯著地間隔開(kāi)。舉例而言，反攝取閥78可位于位 置A (圖1)，而反攝取閥80和82保持位于位置C。此外，應(yīng)了解反攝取閥78、80、82 (類(lèi)似 于上文所討論的熱閥32)，可被配置成取決于每個(gè)閥的特定功能而預(yù)防性地或反應(yīng)性地啟 動(dòng)到打開(kāi)位置。本主題還涵蓋用于調(diào)節(jié)通過(guò)燃?xì)鉁u輪中的壓力邊界供應(yīng)的冷卻空氣量和反攝取 空氣量的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括至少一個(gè)熱閥通路30和至少一個(gè)溫度啟動(dòng)熱閥32，它們都可如 本文所圖示和上文所描述來(lái)配置、設(shè)計(jì)或另外調(diào)適。該系統(tǒng)還包括多個(gè)反攝取閥通路72、 74,76和多個(gè)溫度啟動(dòng)的反攝取閥78、80、82，它們都可如本文所圖示和上文所述配置、設(shè) 計(jì)或另外調(diào)適。如圖9所示，該系統(tǒng)安裝在由壓縮機(jī)排放殼體12限定的壓力邊界上以允許 冷卻和反攝取空氣流入到前輪空間28內(nèi)。但應(yīng)了解系統(tǒng)可安裝在燃?xì)鉁u輪內(nèi)的任何壓力邊界上。 本書(shū)面描述使用實(shí)例來(lái)公開(kāi)本發(fā)明，包括最佳實(shí)施方式，且也能使本領(lǐng)域技術(shù)人 員實(shí)踐本發(fā)明，包括做出和使用任何裝置或系統(tǒng)和執(zhí)行任何合并的方法。專(zhuān)利保護(hù)范圍由 權(quán)利要求限定，且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的這些修改和其它實(shí)例。如果其它實(shí)例具有 與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言并無(wú)不同的結(jié)構(gòu)元件或者如果其它實(shí)例包括與權(quán)利要求的字面語(yǔ) 言并無(wú)實(shí)質(zhì)不同的等效結(jié)構(gòu)元件，那么其它實(shí)例預(yù)期在權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于調(diào)節(jié)通過(guò)燃?xì)鉁u輪中的壓力邊界供應(yīng)的空氣量的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括通路(30)，其位于燃?xì)鉁u輪中的壓力邊界上；溫度啟動(dòng)閥(32)，其安裝在所述通路(30)內(nèi)且被配置成在預(yù)定溫度閾值啟動(dòng)；并且其中，當(dāng)所述溫度啟動(dòng)閥(3 處的局部溫度到達(dá)或超過(guò)所述預(yù)定溫度閾值時(shí)，所述溫 度啟動(dòng)閥(3 從關(guān)閉位置啟動(dòng)到打開(kāi)位置以允許空氣通過(guò)所述通路(30)流動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度啟動(dòng)閥(32)是溫度啟動(dòng)的雙金 屬閥或溫度啟動(dòng)的液體填充波紋管閥。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力邊界在燃?xì)鉁u輪中 位于所述由壓縮機(jī)排放殼體(12)形成的集氣室04)與前輪空間08)之間或位于內(nèi)箱集 氣室(90)與所述前輪空間(28)之間。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度啟動(dòng)閥(3 被配置 成通常是關(guān)閉的，使得當(dāng)所述溫度啟動(dòng)閥(3 處的局部溫度低于所述預(yù)定溫度閾值時(shí)所 述溫度啟動(dòng)閥(32)處于關(guān)閉位置。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括多個(gè)通路(72，74，76) 和多個(gè)溫度啟動(dòng)閥(78，80，82)，所述多個(gè)溫度啟動(dòng)閥(78，80，82)安裝在所述多個(gè)通路 (72，74，76)內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)溫度啟動(dòng)閥(78,80,8 被配置 成在升高的預(yù)定溫度閾值啟動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)溫度啟動(dòng)閥(78，80，82)中的每 一個(gè)最初處于關(guān)閉位置且基于在所述多個(gè)溫度啟動(dòng)閥(78,80,8 中的每一個(gè)處的局部溫 度而持久地啟動(dòng)到打開(kāi)位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)溫度啟動(dòng)閥(78，80，82)中的每 一個(gè)包括不同大小的孔口(40)，所述孔口 00)的大小在所述多個(gè)溫度啟動(dòng)閥(78，80，82) 中的每一個(gè)中對(duì)應(yīng)于所述升高的預(yù)定溫度閾值增加。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)溫度啟動(dòng)閥(78，80，82)中的每 一個(gè)包括不同大小的孔口(40)，所述孔口 00)的大小在所述多個(gè)溫度啟動(dòng)閥(8，80，82)中 的每一個(gè)中對(duì)應(yīng)于所述升高的預(yù)定溫度閾值減小。
10.一種用于調(diào)節(jié)通過(guò)燃?xì)鉁u輪中的壓力邊界供應(yīng)的冷卻空氣和反攝取空氣的量的系 統(tǒng)，包括熱閥通路(30)，其位于燃?xì)鉁u輪中的壓力邊界上；溫度啟動(dòng)的熱閥(32)，其安裝在所述熱閥通路(30)內(nèi)且被配置成在預(yù)定溫度閾值啟動(dòng)；多個(gè)反攝取通路(72，74，76)，其位于所述壓力邊界上；多個(gè)溫度啟動(dòng)的反攝取閥(78，80，82)，其安裝在所述反攝取通路(72，74，76)內(nèi)且被 配置成在升高的預(yù)定溫度閾值啟動(dòng)；其中，所述熱閥(3 通常處于關(guān)閉位置且基于所述熱閥(3 處的局部溫度而啟動(dòng)到 打開(kāi)位置以允許冷卻空氣通過(guò)所述熱閥通路(30)流動(dòng)；并且所述多個(gè)反攝取閥(78，80，82)最初處于關(guān)閉位置且基于在所述多個(gè)反攝取閥(78， 80,82)中的每一個(gè)處的局部溫度而持久地啟動(dòng)到打開(kāi)位置以允許反攝取空氣通過(guò)所述多個(gè)反攝取通路(72，74，76)流動(dòng)。
全文摘要
本申請(qǐng)涉及用于燃?xì)鉁u輪的溫度啟動(dòng)閥。其中，公開(kāi)了一種用于調(diào)節(jié)通過(guò)燃?xì)鉁u輪中的壓力邊界供應(yīng)的空氣量的系統(tǒng)，其包括位于壓力邊界上的通路(30)。此外，溫度啟動(dòng)閥(32)安裝在該通路(30)內(nèi)且被配置成在預(yù)定溫度閾值啟動(dòng)。具體而言，當(dāng)溫度啟動(dòng)閥(32)處的局部溫度到達(dá)或超過(guò)預(yù)定溫度閾值時(shí)，溫度啟動(dòng)閥(32)從關(guān)閉位置啟動(dòng)到打開(kāi)位置以允許空氣通過(guò)該通路流動(dòng)。
文檔編號(hào)F02C7/18GK102121420SQ201110007989
公開(kāi)日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2011年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月7日
發(fā)明者G·C·利奧塔, R·H·朗頓二世 申請(qǐng)人:通用電氣公司